《地球物理测井》ch11.密度和岩性密度测井

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1、地球物理测井主讲人：刘军锋长江大学地球物理与石油资源学院第11章地层密度和岩性密度测井地层密度测井(FormationDensityLog):利用人工伽马源（137Cs）发射的伽马射线与地层相互作用发生康普顿散射效应的原理，测量进入探测器的散射伽马射线的强度，从而确定地层密度.岩性密度测井(Litho-densityLog):利用人工伽马源（137Cs）发射的伽马射线与地层相互作用发生康普顿散射和光电效应的原理，用能谱分析方法分能带测量进入探测器的散射伽马射线的强度，进而获得岩石体积密度和光电吸收截面指数，最终确定岩性和孔隙度.两者都是利用伽

2、马射线和地层介质发生各种效应来研究地层性质的。因两者所用的轰击粒子和探侧的对象都是伽马光子，故通称伽马－伽马侧井。第11章地层密度和岩性密度测井©2014YangtzeUniversityProductionLoggingLab.第一节密度测井基本原理岩石体积密度是单位体积岩石的质量,单位是3g/cm.岩石体积密度是表征岩石性质的一个重要参数.密度测井与声速测井和中子孔隙度测井一起,构成岩性-孔隙度测井系列.过程：放射性源向地层发射中等能量的伽玛射线（即高速中子）与地层中的电子碰撞，产生康普顿效应（散射），发生次生伽玛射线。接收器记录，换算为地层

3、密度。测井仪器：补偿双源距地层密度测井仪。补偿测量原理：近探测器用于校正远探测器测量结果中的泥饼和井眼不规则影响。第11章地层密度和岩性密度测井©2014YangtzeUniversityProductionLoggingLab.地层中常见矿物和流体的密度矿物或流体密度(克/立方厘米)石英2.65方解石2.71白云石2.87钾盐1.98盐岩2.165石膏2.32无烟煤1.4-1.8烟煤1.2-1.5淡水1盐水(200000ppm)1.146原油0.85左右天然气1.325空气～0.188第11章地层密度和岩性密度测井©2014YangtzeU

4、niversityProductionLoggingLab.第一节密度测井基本原理1、康普顿效应与介质密度的关系伽马射线与物质的相互作用包括：光电效应（10-1）康普顿效应（10-2）电子对效应（10-3）吸收系数：表征单位厚度的介质对伽马射线的吸收能力。由上三式可见，只有康普顿效应与介质密度关系比较简单。（10-2）式表明康普顿散射引起的伽马射线减弱程度与介质密度或电子密度成正比。（10-2）式是对单一元素物质表示的，对于多种化合物也同样遵循这一关系，例如对于多中原子构成的矿物，其关系为：（10-4）概念：电子密度（10-5）电子密度指数（10-

5、6）将式（10-4）代入，可得电子密度指数为（10-7）表（10-1）列出了地层中常见矿物的真密度与电子密度指数的关系。从表中可看出,地层中常见矿物及流体的比值均接近1,就有.矿物的密度数据表-3-3矿物分子式密度/g·cm2(niZi)/M电子密度指数视密度/g·cm石英SiO22.6540.99852.6502.648方解石CaCO32.7100.99912.7082.710白云石CaMg(CO3)22.8700.99772.8632.876硬石膏CaSO42.9600.99902.9572.977钾盐KCl1.9800.96571.9161

6、.863岩盐NaCl2.1650.95812.0742.032石膏CaSO4·2H2O2.321.02222.3722.3511.4001.4421.355无烟煤1.0301.8001.8521.7961.2001.2721.173烟煤1.0601.5001.5901.514淡水H2O1.0001.11011.1101.000矿化水H2O+NaCl1.1461.07971.2371.135原油N(CH2)0.851.14070.9700.850甲烷CH4ρ(CH4)1.2471.247ρ(CH4)ρa(CH4)由此推论,任何岩石的体积密度与其电子密

7、度指数都有确定的关系.而电子密度指数完全取决于电子密度,后者又决定于康普顿吸收系数,因而可以根据康普顿效应来测量岩石密度.测出电子密度就能确定体积密度为了能够使伽马射线与物质的作用以康普顿效应为主,要保证伽马光子能量在0.1－1.022MeV之间。2、密度测井信息提取方法选用Cs137为伽马源，发射能量为0.661MeV的伽马光子。用伽马射线探测器，记录散射伽马计数率，且探测起始能量定为0.1－0.2MeV，能在很大程度上避免光电效应的影响。伽马源与伽马射线探测器中点间的距离称为源距。贴井壁测量，消除泥浆影响。源与探测器间有伽马吸收物质（

8、铅）。密度测井存在问题：泥饼的影响、不规则井眼、贴井壁不好发生的核衰变方程如下：体积密度的确定：康普顿效应（散射）的